Muskelfysiologi - Johan 1. Hur är en muskelcell uppbyggd?
En muskel består av flera muskelceller = muskelfibrer. Varje enskilt muskelfiber omges av ett endomysium – ett tunt lager av bindväv. Dessa muskelfibrer sträcker sig genom hela muskeln och sitter i grupper – fascikler – omgivna av perimysium. Mellan dem finns det kapillärer som försörjer de med syre och näring. Runt hela muskeln sitter det ett epimysium. Varje muskelfiber består i sin tur av flera myofibriller. I dem finns flertalet sarkomerer, som består av tjocka och tunna filament som ligger lott om lott. De tjocka filamenten består av myosin med tillhörande myosinhuvuden. De tunna filamenten består av aktin. Muskelfibrerna styrs av motoriska enheter. Dessa utgörs av alfa-motorneuron och de muskelfibrer som de innerverar. Det finns ungefär 100 stycken alfa-motorneuron per muskel. Ju fler fibrer som ett alfa-motorneuron innerverar, ju grövre är muskeln. I muskler som är väldigt precisa kan ett alfa-motorneuron innervera så få som 10 muskelfibrer, medan det i grövre muskler kan innervera upp till 1000 fibrer. Alfa-motorneuronet består av en cellkropp och ett myeliniserat axon med Ranvierska noder. Det bildar en synaps till muskelfibret – en motorändplatta. Motorändplattan är en kolinär synaps och dess transmittorsubstans är alltså ACh (acetylkolin).
2. Vad har aktin och myosin för funktion?
Aktin och myosin är protein som kommer att glida i förhållande till varandra vid muskelkontraktion. Aktin bildar tunna filament i sarkomeren och myosin tjocka filament. Båda kommer delta vid muskelkontraktion. Deras roll kan illustreras i korsbrygge-cykeln (cross-bridge cycle):
State 1: På myosinet sitter det myosinhuvuden, som består av en ATP-grupp.
State 2: Detta ATP kan klyvas till ADP+P (en fosfatgrupp).
oState 1 och State 2 är reversibla stadier.
State 3: myosinhuvudet kommer att släppa P (fosfatgruppen) och binda hårt till aktinfilamentet – det bildas en korsbrygga.
oDetta sker om det finns kalciumjoner (Ca2+) tillgängliga.
oDessa kalciumjoner frisätts från det sarkoplasmatiska retiklet, där de finns lagrade, när en aktionspotential uppstår i muskelfibret.
oKalciumjoner krävs alltså för att myosin ska kunna binda till aktin och starta kontraktionen.
State 4: myosinhuvudet, med sitt ADP, kommer genomgå en konformationsändring och ge upphov till power stroke.
oDet kan liknas vid en knyckning där myosinhuvudet tar tag i aktinfilamentet och knycker det åt ett håll, vilket ger upphov till att aktin och myosin glider i förhållande till varandra à kontraktion.
Om ATP finns tillgängligt kommer myosinhuvudet binda in det och släppa sitt ADP.
Det här leder till att korsbryggan släpper och processen kan starta om på state 1.
ATP ger alltså energi i kontraktionen och krävs för att myosinet ska släppa från aktinet.
Om det inte finns ATP tillgängligt à korsbrygge-cykeln fastnar i state 4 à konstant kontraktion av muskeln. Detta sker vid rigor mortis – likstelhet.
Kontraktionsstyrkan kommer vara proportionell mot antalet parallella korsbryggor i varje givet ögonblick. Ju fler korsbryggor à ju större kontraktionsstyrka.
3. Vad har tropomyosin och troponin för funktion?
Båda är protein som man finner på aktin och som kommer reglera myosin-aktin interaktionen vid muskelkontraktion. Tropomyosin är ett stavformat protein och finns som spiraler runt aktinet där det hjälper till att stabilisera det och göra det styvt. I ett relaxerat (icke-kontraherande) muskelfiber kommer tropomyosinet att blocka stället där myosinhuvudena binder in till aktinet, vilket leder till att kontraktion motverkas.
Troponin är ett globulärt protein, bestående av tre polypeptider. Ett av dem kommer binda till tropomyosin och hjälper det att positioneras på aktinet så kontraktion kan ske. Det här sker i state 3, dår Ca2+ frisätts från det sarkoplasmatiska retiklet när en aktionspotential uppstår i muskelfibret. Troponin kommer då att binda Ca2+ och flytta tropomyosinet bort från myosinhuvudenas inbidnings-site på aktinet à korsbryggor kan bildas.
4. Vad bestämmer kraften i en muskelkontraktion?
Kontraktionsstyrkan kommer vara proportionell mot antalet parallella korsbryggor i varje givet ögonblick. Ju fler korsbryggor à ju större kontraktionsstyrka.
Muskeln är starkast vid en viss längd. Det här innebär att längden på sarkomererna avgör hur mycket kraft som kan utvecklas vid en kontraktion. Exempelvis utvecklas mest kraft när en sarkomer är 2 mikrometer lång. Är den kortare kommer det leda till att sarkomeren inte kan kortas ned så mycket mer àpower stroke blir mindre effektivt à mindre kraft utvecklas.
Är sarkomeren längre kommer aktin och myosin ligga för långt ifrån varandra för att kunna bilda korsbryggor à mindre kraft utvecklas.
Ju snabbare muskeln kontraheras (koncentrisk rörelse), ju mindre kraft kommer utvecklas. Det här innebär att en snabb förkortning av muskeln leder till att korsbryggan och den resulterande power stroke inte utvecklar lika stor kraft som en långsam förkortning. Det här beror på att myosinhuvudet inte kommer kunna dra lika länge på aktinfilamentet och utveckla kraft.
Muskelkontraktionen är starkare vid isometrisk eller excentrisk rörelse. Vid isometrisk rörelse utvecklar man kraft, utan att muskeln förkortas eller förlängs. Det kan liknas vid att man står och drar i något väldigt tungt utan att objektet rör sig. Excentrisk rörelse, då muskeln förlängs, kommer leda till att man kan utveckla ytterligare mer kraft. Det här kan illustreras i när man landar från ett upphopp och quadriceps förlängs för att dämpa hoppet.
Gradering – förkortningen av en muskel eller den kraft som utvecklas ändras efter belastningen.Möjliggör jämna kontrollerade rörelser, ex vid gång eller simning.Vid gång på plan mark jämfört med gång i trappor kommer samma muskulatur att utveckla olika mycket kraft beroende på belastningen.
Perifer fatigue - muskelfibrerna konsumerar den energi som finns lagrad i cellerna.Energinivåer kan inte återställas utan att muskelfibrernas förmåga att generera mekanisk kraft påverkas. Påverkar inte muskelns förmåga att generera AP à påverkar inte EMG.
Vidare kommer nervsystemet kunna reglera kraften i muskelkontraktion genom summation och rekrytering. Summation innebär en ökad frekvens av AP, som avfyras från motorneuronet. Det här leder till större kraftutveckling. Mekanismen bakom kraftutvecklingen ligger i tillgängligheten av Ca2+. Som tidigare nämnts (state 3) behövs Ca2+ för att myosinhuvudet med sitt ADP och fosfatgrupp ska kunna frigöra fosfatgruppen och bilda en korsbrygga med aktin. Mängden Ca2+ minskar normalt sett väldigt snabbt när aktionspotentialen har uppstått i muskelfibret. En ökad frekvens av AP kommer alltså att leda till att mer Ca2+ kommer finnas tillgängligt under en längre tid à myosinhuvudena kan binda oftare och hårdare till aktinet à större kraftutveckling.
Rekrytering innebär att aktivering av ett större antal motoriska enheter ger en större kraft. Rekryteringen av de motoriska enheterna sker alltid i samma ordning, där de mest uthålliga enheterna aktiveras först, följt av de mindre uthålliga men starkare motoriska enheterna.
Först rekryteras motorenheten av typen Slow - typ I.
oUngefär 50 % av våra motorneuron är av denna typ.
oUtvecklar inte särskilt mycket kraft, men är väldigt uthålliga.
oAktiva vid långsamma rörelser, även för att upprätthålla vår kroppshållning under dagen och vid gångrörelser.
oUthålligheten beror på att de har en hög halt av mitokondrier och oxidativa enzymer.
oKan alltså utföra förbränning (i närvaro av syre) och därmed utveckla mycket energi under en längre period.
Därefter rekryteras motorenheten av typen Fast fatigue-resistant – typ II A.
o30 % av alla motorneuron.
oUtvecklar mer kraft än Slow men är jämförelsevis inte alls lika uthålliga.
oHar dock en viss uthållighet, därmed fatigue-resistant.
oAktiva vid rörelser där man vill utveckla större kraft vid långvarigt arbete, exempelvis vid löpning.
Sist rekryteras motorenheten av typen Fast fatigable – typ II X.
o20 % av alla motorneuron.
oUtvecklar stor kraft, men är väldigt uttröttliga.
oAktiva vid snabba rörelser, där man vill utveckla stor kraft, exempelvis kaströrelser och hopp.
oDålig uthållighet beror på en hög halt av glykolytiska enzymer.
oUtför alltså glykolys för att utvinna energi (i frånvaro av syre) à bildas mjölksyra och ett lågt pH à kan inte vara aktiva lika länge.
Sensomotorik - Lars-Gunnar 5. Var sitter muskelspolarna?
Muskelspolar sitter genom perimysium i skelettmuskulatur, ffa skelettmuskulatur i extremiterna. Oralt återfinns de hos käkslutarmuskler, hos M. masseter. De sitter parallellt med muskelfibrerna och är känsliga för längdförändringar i muskeln, speciellt för hastig utsträckning av muskeln. I varje muskelspole finns det en samling modifierade skelettmuskel-fibrer, sk intrafusala fibrer, som omges av en bindvävskapsel. Efferenta axon från ryggmärgen styr muskelspolarna. Afferenta axon virar sig runt muskelfibrena och löper ut som Ia-afferenter (romersk etta) till CNS. Dessa kan mediera muskelförlängningen vid exempelvis käkslutarreflexen, se fråga nedan.
6. I en muskel finns två speciella sinnesceller, muskelspolar och golgi senorgan. Vad förmedlar dessa för information till det centrala nervsystemet?
Muskelspolar medierar muskelförlängningen vid exempelvis käkslutarreflexen (eller sträckreflexen). De svarar alltså på frågorna ”Hur mycket gapar underkäken?” samt ”Hur snabbt öppnas underkäken?”. De centrala områdena av de intrafusala fibrerna har inga myofilament och är därför icke-kontraherande. Dessa områden kommer istället att agera som receptiva ytor på muskelspolen och förmedla sensoriskt input till CNS, facialt genom den mesencephala trigeminuskärnan. Muskelspolar delas in i två grupper:
1.Primary sensory endings – änden av stora axon som omsluter muskelspolens centrum. Stimuleras av båda hasigheten och graden av stretch.
2.Secondary sensory endings – änden av småaxonsom omsluter spoländarna. Stimuleras endast av graden av stretch.
Muskelspolarna kommer även vara aktiva vid muskelkontraktion. Det här sker genom att muskelspolens känslighet kan regleras av CNS, då gamma-motorneuron höjer muskelspolens känslighet. Genom att gamma-motorneuronen aktiveras kommer det ske en kontraktion av ändarna på den intrafusala fibret. Detta leder i sin tur till att resterande del av intrafusala fibret, innanför ändarna, kommer att förlängas och muskelspolen kan då vidarebefodra information om förlängningen.
Golgi senorgan har hittats i tuggmuskler på djur, men det är tveksamt om de finns i människan tuggmuskler. De finns dock i övriga muskler. De förmedlar kontraktionskraft. Det här sker genom att Ib-afferenter finns invävda i muskelns senor. När det sker en kontraktion kommer sentrådarna att stramas åt och Ib-afferenterna att deformeras à skickas information om ”hur mycket muskeln drar på senfästet”. Skulle golgi senorgan finnas i våra tuggmuskler skulle de i sådana fall informera om ”hur stor kraft muskeln utövar på underkäken”.
(Frågan utgår enligt Lars-Gunnar) 7. Vad har cerebellum (lillhjärnan) för roll i motoriken?
Cerebellum kommer bearbeta input från motorcortex, olika hjärnstamskärnor och sensoriska receptorer. På så sätt kan lillhjärnan ge den rätta timingen och koordinationen. Den här aktiviteten sker omedvetet. I princip alla axon som går in och ut ur cerebellum gör det ipsilateralt – till och från samma sida av kroppen. Det här kan jämföras med de kontralaterala axonen i hjärnbarken. Cerebellum har kontakt med hjärnstammen (förlängda märgen, bryggan och mitthjärnan) via ”cerebellar peduncles”:
1.Superior cerebellar peduncles – kopplar samman cerebellum med mitthjärnan. Bär på information från neuron i cerebellum via thalamus till motoriska cortex.
2.Middle cerebellar peduncles– kopplar samman c. med hjärnbryggan. Bär på enkelriktad information från hjärnbryggan och förmedlar viljestyrd motorisk aktivitet som initieras av motoriska kortex.
3.Inferior cerebellar peduncles– kopplar samman c. med förlängda märgen. Förmedlar sensorisk information från muskel-proprioceptorer i kroppen och från vestibulära kärnor i hjärnstammen, som är ansvariga för balans.
Cerebellum deltar alltså i finjustering av vår motorik:
1.Motoriska kortex förmedlar, via kärnor i hjärnstammen, cerebellum om dess intention att inleda viljestyrda muskelkontraktioner.
2.Samtidigt tar cerebellum emot information:
a. Från proprioceptorer i kroppen, som förmedlar anspänning i muskler och senor samt leders position
b. I form av visuell samt balansmässig information
Denna information (a+b) kommer göra att cerebellum kan bedöma kroppsposition och vilket håll kroppen rör sig mot.
3.Kortex i cerebellum kommer nu att beräkna det bästa sättet för att koordinera kraft, riktning och grad av muskelkontraktion för att bibehålla kroppshållning och ge mjuka, koordinerade rörelser.
4.Nu skickas en ”blueprint” för att koordinera rörelsen, via tidigare nämnda ”cerebellar peduncles”, till motoriska kortex.
Man kan likna hela processen vid en autopilot som jämför ett flygplans instrument med den förutbestämt kartlagda rutten. Den justerar därefter eventuella felaktigheter (höjd, riktning, hastighet) för att överensstämma med rutten.
På samma sätt jämför cerebellum kontinuerligt kroppens aktivitet med de högre systemens ursprungliga intentioner och korrigerar felaktigheter därefter.
(Frågan utgår enligt Lars-Gunnar) 8. Vad menas med en ”mastikativ sekvens”?
En mastikativ sekvens beskriver rörelserna som är inblandade hela vägen från intag av en matbit tills den sväljs. Den delas principiellt in i tre faser:
1.Avbitning– mha incisiver. Man biter av en tugga av maten.
2.Reduktionsfas – mha molarer. Man sönderdelar, tuggar, maten.
3.Transport – mha tunga och kinder. Transporten sker både medialt och lateralt under reduktionsfasen, samt givetvis även till molarerna när reduktionsfasen ska inledas.
Dessa tre steg leder gemensamt till att bolus bildas – en klump av finfördelad mat. Mer detaljerat är processen enligt nedan: Mekanoreceptorer i munslemhinnan kommer att stå för frågan ”Storlek OK?” och ”avkänning av konsistens – sväljbar?”. Det här kan illustreras genom att man bedövar munslemhinnan à sväljer för stora matbitar à bevisar att mekanoreceptorer i munslemhinnan är viktiga. (YouTube – My X-ray swallows) (Sista sida på Lars-Gunnars föreläsning)
Sväljprogrammet utlöses när maten är tillräckligt sönderdelad. Det sker genom att:
1.Tungan pressar bolus upp mot gomtaket à bolus färdas bakåt
2.Palatum velum kommer höja sig, för att hindra bolus att komma in i näshålan.
3.Epiglottis sluts, för att hindra bolus att hamna i trachea.
4.Tungan trycker bolus ännu mer bakåt
5.Peristaltiska rörelser i esophagus gör att bolus färdas ner.
9. Vad är en monosynaptisk sträckreflex?
Sträckreflexen har sitt ursprung från att muskelspolar förlängs väldigt fort. Det kan illustreras med att slå en liten hammare mot knät:
1.Slag mot senan vid knät kommer att ge en liten men snabb förlängning av muskeln (ovansida lår)
2.Längdförändringen aktiverar Ia-afferenter på muskelspolarna
3.Ia-afferenter kommer monosynaptiskt excitera motsvarande alfa-motorneuron via en reflexbana
4.Motsvarande muskel som blivit förlängd exciteras och kontraheras
5.Knät åker upp i luften
Funktionen hos sträckreflexen är att kompensera för ett oväntat motstånd som ger en plötslig förlängning av muskeln à muskelspolar aktiveras (Ia-afferenter) à sträckreflexen ger ett ”extra krafttillskott” à muskelns längd återställs. I exemplet ovan kommer alltså slaget med hammaren på knät göra att muskeln förlängs à muskelspolar aktiveras à kontraktion av översida lår à knät skjuter upp i luften. Ett annat exempel är om man bär på en fruktbricka och en banan läggs på fruktbrickan under pågående rörelse à ökad vikt à förlängning av muskeln à sträckreflexen stadgar upp armen. Käkslutarreflexen är en monosynaptisk sträckreflex – se fråga 14.
10. Vad har incisiver och molarer för funktion i tuggmotorik?
Incisiver och molarer har periodontalreceptorer, se fråga 11.
1.Avbitning– mha incisiver. Man biter av en tugga av maten.
2.Reduktionsfas – mha molarer. Man sönderdelar, tuggar, maten.
11. Vad är en periodontalreceptor och vad har den för funktion?
Periodontalreceptorer (PDR) finns bland periodontalligamenten och är av typen Ruffinis. Dessa kommer att känna av kraftbelastning i tänder. De är riktningskänsliga, vilket innebär att de aktiveras olika beroende på vilket håll kraften är riktad (mesialt, distalt, lingualt, distalt, upp, ned etc). Hjärnan kan sedan vidare bestämma riktningen på kraften som tänderna utsätts för. De är viktiga vid vår förmåga att reglera bitkraften och riktningen på denna. Man kan exempelvis hålla fast en jordnöt mellan sina incisiver utan att bita av den – hold-fasen. Därefter kan man bita hårdare, varpå jordnöten delas – split-fasen. Om den periodontala vävnaden bedövas kommer hold-fasen vara helt oregelbunden, eftersom man inte kan känna av bitkraften med sina PDR. Man kommer även bita snett, eftersom man inte kan känna av bitkraftens riktning. Om man intar hård föda, exempelvis en jordnöt, kommer PDR göra att vi applicerar mer bitkraft för att tugga den. Vid intag av mjuk föda kommer de istället att göra så vi applicerar mindre bitkraft för att tugga. Det här gör att vår bitkraft kan anpassas efter födan och reduktionsfasen blir mer effektiv. Vid intakta PDR kommer EMG visa en större aktivitet hos masseter i början av tuggningen (mer bitkraft), för att sedan minska med tiden, i takt med att maten blir mer sönderdelad. Detta fenomen går inte att betrakta hos patienter med implantat, där PDR saknas. Då blir bitkraften hela tiden är lika stor och för låg för att sönderdela hård föda effektivt.
12. Vad menas med ett motoriskt program?
Motoriskt program innebär att det finns en nervcellskrets som fungerar självständigt, ytan att behöva yttre stimuli för att fungera, och kan ge upphov till exempelvis gångrörelser. Detta kan experimentellt ske vid elektrisk stimulering av hjärnstamskärna. Exemplet om katten! Hjärnstamskärnan kommer fungera som en på/av-knapp för gångrörelserna och gångrörelserna kommer således sluta när stimuleringen slutar. Det finns en bana från hjärnstammen ner till ryggmärgen som aktiverar gångrörelser. Om man gör en komplett ryggmärgsöverskärning, dvs. att ryggmärgen inte har kontakt med hjärnan, och tar bort det sensoriska inflödet från bakbenen på katten kommer gångrörelserna ändå att fortsätta vid stimulering à basal gångrytm är ett centralt motoriskt program i ryggmärgen. Genom nedåtstigande banor från hjärnan (från hjärnstammen i exemplet med katten) kan man alltså utföra viljemässig styrning av det motoriska programmet - start/stopp, hastighet, tänk Monty Pythons Ministry of silly walks. Vi har liknande motoriska program för tuggmotorik. ”Tuggprogrammet” ligger i hjärnstammen, som skapar tuggrytmen. Genom viljemässig reglering från motorcortex, ned i pyramidbanan, kan vi starta eller stoppa tuggandet. Hjärnstammen kommer ständigt ta emot signaler från receptorer i munhåla, tänder och tuggmuskler och finjustera tuggningen därefter. Genom trigeminusnerven, närmare N. mandibularis, kan det sedan orsakas alternerande rörelser, där käköppnare och käkslutare aktiveras lott om lott. (Det här sker genom att signalerna fortsätter från pyramidbanan, vidare till GCO – där det bildas en klockrytm av AP. Det har ännu inte skett någon separation mellan aktivering av käköppnare-käkslutare. Det här sker istället i nästa steg, då signalen löper vidare till PCRF och två olika celltyper aktiveras, beroende på om käköppnare eller käkslutare ska vara aktiva. Celltyp B är aktiv vid käköppning, och celltyp A är aktiv vid käkslutning. De alternerande rörelserna förmedlas genom trigeminusnerven.)
13. Vad mäter man med ett EMG?
EMG = elektromyografi. Man mäter hur pass aktiva musklerna är genom att registrera elektriska signaler från muskler mha elektroder. När en motorisk enhet aktiveras kommer det ge upphov till en AP i muskelfibrerna, vilket leder till kontraktion. Det kommer bildas en extracellulär ström på utsidan av varje enskilt muskelfiber. Strömmen är väldigt svag, men tillsammans kan många muskelfibrer ge upphov till spänningsskillnader som man kan avläsa med elektroder på hudytan. Detta kan sedan illustreras grafiskt som en kurva för muskeln, i ett elektromyogram. Detektion, förstärkning och registrering av spänningsförändringar i huden kallas elektromyografi. Registreringen kallas elektromyogram.
14. Vad är en käkslutarreflex?
Käkslutarreflexen är en monosynaptisk sträckreflex. Den återfinns i M. masseter. Den kan illustreras med att man slår med en hammare på underkäken à muskelspolar förlängs à Ia-afferenter aktiveras à monosynaptisk excitation av motsvarande alfa-motorneuron i den motoriska trigeminuskärnan à masseter kontraherar à käkslutning. Käkslutarreflexen utlöses även vid plötsligt ökat tuggmotstånd:
1.Käkslutarmuskler förkortas inte som förväntat (eller inte alls), pga en väldigt hårt matbit. Man ”gapar för mycket”.
2.Högre aktivitet från muskelspolar i käkslutare, genom Ia-afferenter. Muskeln är ju längre än förväntat pga det ökade tuggmotståndet.
3.Reflexmässigt ökad bitkraft (via käkslutarreflexen), för att kompensera för den hårda matbiten.
Även muskelspolarna i käkslutarreflexen kan regleras av CNS genom gamma-motorneuronen. Dessa gör att en muskelkontraktion leder till en kontraktion av ändarna på de intrafusala fibrerna à resterande del av muskelspolen, innanför ändarna, förlängs à informaton om muskelförlängning kan vidarebefodras. Tuggprogrammet kommer att ständigt ligga och justera motorneuronen i den motoriska trigeminuskärnan. På detta har man sedan gamma-motorneuronen som gör att muskelspolarna hålls fungerande även vid en kontraktion. Slutligen ligger käkslutarreflexen ovanpå detta och ger en reflexmässigt ökad bitkraft. Det sker en samverkan mellan alla dessa system. Det sker även en samverkan mellan käkslutarreflexen och tuggprogrammet. Trigeminusnerven kommer att leda motorneuron till käköppnare och käkslutare. Motorneuronen till käkslutarna kommer inhiberas under käköppning. Detta beror på att en förlängning av käkslutarna, vilket skulle ske under käköppning, leder till en ökad risk för att käkslutarreflexen utlöses (då muskelspolarna förlängs).
Motorneuronen till käköppnare kommer däremot inte inhiberas, eftersom de inte har muskelspolar, och därför inte kan inducera någon liknande sträckreflex.
Lukt och smak – Ingela 15. Vilka är de fem grundsmakerna?
1.Bitter – förmedlas via alkaloider (kvävehaltiga ämnen) som nikotin, koffein. Oftast är giftiga örter väldigt bittra à finns ett överlevnadsvärde i att känna av bitter smak à spotta ut det som är giftigt.
2.Salt – förmedlas via metalljoner, särskilt natriumjoner, Na+. Viktig för att upprätthålla saltbalansen.
Om man är saltbristig à söker sig till salthaltig mat. Exempelvis vid graviditet där mycket fostervatten bildas.
3.Sött – ger oss vår energi, i form av glukos.
Vi kan även känna igen artificiella söta smaker, så som aspartam.
Blodsockerfall à söker sig till söt mat innehållande sockerarter (sött).
Finns inte hos katter (mjau).
4.Surt – förmedlas via vätejoner, H+. Om något är för surt à kan skada slemhinnan à ökad salivmängd för att neutralisera syran.
5.Umami – förmedlas via proteiner och aminosyror (ffa glutamat).
Glutamat förmedlar ”köttsmaken” i en köttbit och finns även i smaken av gammal, härdad ost.
I färdigmat tillsätts MSG (mono-sodium-glutamat) à får en ”köttigare” smak.
(Utöver de fem grundsmakerna diskuteras det huruvida fettsyror och vatten är ytterligare grundsmaker. Fettsyror agerar ofta som förstärkare av andra smaker, exempelvis fett-salt (popcorn med smör och salt). Vatten har ev. en egen smakreceptor.)
16. Hur fungerar smaktransduktionen?
Smaklökar finns ffa på tungan. Där ligger de i kryptorna på de olika papillerna. När man intar föda kommer smakämnen att sköljas ned av salivet till kryptorna och smaklökarna kan då känna av smaken. En smaklök består av flera smakceller (det är inte nervceller!) som nybildas var 10-20:e minut från basalceller. Basalt på smakcellen löper det ut gustatoriska afferenta axon (smakfibrer) som förmedlar smaken vidare. Apikalt på smakcellerna sitter det smakreceptorer, som kan känna av smaker. Smakreceptorerna finns i form av:
1.G-proteiner som inducerar intracellulära mekanismer. Umami, sött och bittert förmedlas på detta sätt.
2.Jonkanaler som kan öppnas för sura smaker (H+) och salta smaker (Na+).
Oftast finns det endast en typ av smakreceptor per smakcell. Däremot kan det finnas överlapp i vissa smakceller, där exempelvis sött och umami kan förmedlas från samma smakcell. Smakreceptorer återfinns även i magsäcken, tarmar och pankreas där de förmodligen bidrar till matsmältning och aptit/insulinproduktion. Bitterreceptorer (smakreceptorer som känner av smaken bitter) finns i luftvägar, där de kan inducera nysningar och hosta. Aktivering av en smakreceptor på en smakcell, en sk receptorcell, sker genom ett smakstimuli. Aktiveringen leder till frisättning av ATP som diffunderar till intilliggande cell, en sk presynaptisk cell. Den presynaptiska cellen kommer frisätta serotonin, som aktiverar de gustatoriska afferenta axonen (smakfibrerna). Det är alltså den presynaptiska cellen som har kontakt med smakfibrerna, inte receptorcellen. Smakerna särskiljs genom labelled line (likt de sensoriska systemen, Sergeis del). Information från smakceller med samma sorts smakreceptorer kommer då att löpa i separata banor (axon) från andra smakreceptorer hela vägen upp till cortex. En smaklök som innehåller smakceller som förmedlar bitter, salt, sött, surt och umami kommer då ha olika axon för alla 5 grundsmaker upp till cortex. Smakfibrerna löper upp till thalamus, där de kopplas om, vidare till primära gustatoriska cortex i parietalloben. Det är här som upplevelsen av smak genereras (thalamocortical gustatory pathway). Notera att all ”smak” inte är smak, exempelvis kan capsaicin i chili aktivera TRPV1 (värmesmärta) och menthol från halstabletter aktivera TRPM8 (kylsmärta). Smaken kommer att behandlas via två olika banor, pathways:
1.Thalamocortical gustatory pathway – stimulus identification. Det här är den ”raka vägen”, där sur mat smakar surt, söt mat smakar sött etc.
2.Ventral forebrain gustatory pathway – ingestive motivation. Här sker en högre bearbetning av smaken i orbitofrontala cortex.
Det läggs en bedömning/värdering på smaken.
Sammanställer konsistens, temperatur och skapar en helhetsbild.
Exempelvis smakar maten godare om man äter den med någon man tycker om, jämfört med om man äter maten med någon man inte tycker om.
17. Hur aktiveras en olfaktorisk receptorcell?
Olfaktoriska receptorceller återfinns i det olfaktoriska epitelet, på taket i näshålan. Receptorcellerna har dendriter som löper ut och slutar i cilier på ett lager av mukus. Dessa cilier ökar den totala absorptionsytan, likt villi i mag-tarmkanalen. En odorant kommer att binda in till en receptor på cilierna, som är kopplade till ett G-protein. G-proteinet kommer aktivera en intracellulär kaskad, som slutligen leder till depolarisering genom att Na+ och Ca2+ kan flöda in. Det uppstår en receptorpotential. Om tröskelvärdet uppnås kommer en aktionspotential att uppstå i olfaktoriska receptorcellen, som sedan fortleds via dess axon och fortsätter in i olfaktoriska bulben, vidare genom luktnerven (N. olfactorius). Varje olfaktoriskt receptorcell kan aktiveras av flera odoranter. Varje odorant kan också binda till flera receptorceller. Det är kombinationen av vilka receptorceller en odorant binder in till som gör det möjligt att skilja på dofter. Ett unikt kombinationsmönster ger igenkänningen av en viss doft.
18. Vad sker i olfaktoriska bulben?
Axonen från de olfaktoriska receptorcellerna kommer fortsätta upp i olfaktoriska bulben. Där samlar de ihop sig till en klump och möter dendriter från olfaktoriska bulben vid sk glomeruli (=nystan). I dessa glomeruli medieras kontakten mellan receptorcellerna och dendriterna enbart via synapser, det finns alltså inga nervceller närvarande. Varje glomeruli är innerverat av mitralceller, som kommer förfina aktionspotentialen, amplifiera den och sedan skicka den vidare genom luktnerven. Olfaktoriska bulben kommer alltså göra det som thalamus brukar göra, där den samordnar och organiserar sinnesintrycken.
19. Var sker den centrala bearbetningen av lukt och smak?
Mitralcellerna kommer att projicera vidare direkt till primära luktcentrum som är lokaliserat i piriformcortex i temporalloben. Mitralcellerna projicerar endast ipsilateralt – alltså intryck från vänstra/högra näsborre projiceras till varsin sida av cortex. Däremot finns det commisurala förbindelser mellan cortex, vilket möjliggör kommunikation mellan de två områdena. Det här gör att lukter kommer behandlas bilateralt. Om man exempelvis bara känner en ”farlig doft” med ena näsborren kommer det ändå leda till att doften uppfattas av hjärnan och tolkas som farlig. Även smak kommer bearbetas i cortex, närmare bestämt primära gustatoriska cortex i parietalloben (se fråga 16). Smakstimuli kan dessutom aktivera celler i piriformcortex i temporalloben (alltså där lukt bearbetas) genom smakreceptorer på tungan. Det här innebär att det sker en modifiering av luktbearbetning direkt av smaken. Mekanismen beror på att det finns konvergens mellan smak och lukt på enskilda celler i cortex. På samma sätt som smak behandlas i orbitofrontala cortex, för att skapa en helhetsbild, kommer även lukt göra det.
Muskelfysiologi - Johan
1. Hur är en muskelcell uppbyggd?
En muskel består av flera muskelceller = muskelfibrer. Varje enskilt muskelfiber omges av ett endomysium – ett tunt lager av bindväv. Dessa muskelfibrer sträcker sig genom hela muskeln och sitter i grupper – fascikler – omgivna av perimysium. Mellan dem finns det kapillärer som försörjer de med syre och näring. Runt hela muskeln sitter det ett epimysium.
Varje muskelfiber består i sin tur av flera myofibriller. I dem finns flertalet sarkomerer, som består av tjocka och tunna filament som ligger lott om lott. De tjocka filamenten består av myosin med tillhörande myosinhuvuden. De tunna filamenten består av aktin.
Muskelfibrerna styrs av motoriska enheter. Dessa utgörs av alfa-motorneuron och de muskelfibrer som de innerverar. Det finns ungefär 100 stycken alfa-motorneuron per muskel. Ju fler fibrer som ett alfa-motorneuron innerverar, ju grövre är muskeln. I muskler som är väldigt precisa kan ett alfa-motorneuron innervera så få som 10 muskelfibrer, medan det i grövre muskler kan innervera upp till 1000 fibrer.
Alfa-motorneuronet består av en cellkropp och ett myeliniserat axon med Ranvierska noder. Det bildar en synaps till muskelfibret – en motorändplatta. Motorändplattan är en kolinär synaps och dess transmittorsubstans är alltså ACh (acetylkolin).
2. Vad har aktin och myosin för funktion?
Aktin och myosin är protein som kommer att glida i förhållande till varandra vid muskelkontraktion. Aktin bildar tunna filament i sarkomeren och myosin tjocka filament. Båda kommer delta vid muskelkontraktion. Deras roll kan illustreras i korsbrygge-cykeln (cross-bridge cycle):
Kontraktionsstyrkan kommer vara proportionell mot antalet parallella korsbryggor i varje givet ögonblick. Ju fler korsbryggor à ju större kontraktionsstyrka.
3. Vad har tropomyosin och troponin för funktion?
Båda är protein som man finner på aktin och som kommer reglera myosin-aktin interaktionen vid muskelkontraktion.
Tropomyosin är ett stavformat protein och finns som spiraler runt aktinet där det hjälper till att stabilisera det och göra det styvt. I ett relaxerat (icke-kontraherande) muskelfiber kommer tropomyosinet att blocka stället där myosinhuvudena binder in till aktinet, vilket leder till att kontraktion motverkas.
Troponin är ett globulärt protein, bestående av tre polypeptider. Ett av dem kommer binda till tropomyosin och hjälper det att positioneras på aktinet så kontraktion kan ske. Det här sker i state 3, dår Ca2+ frisätts från det sarkoplasmatiska retiklet när en aktionspotential uppstår i muskelfibret. Troponin kommer då att binda Ca2+ och flytta tropomyosinet bort från myosinhuvudenas inbidnings-site på aktinet à korsbryggor kan bildas.
4. Vad bestämmer kraften i en muskelkontraktion?
Kontraktionsstyrkan kommer vara proportionell mot antalet parallella korsbryggor i varje givet ögonblick. Ju fler korsbryggor à ju större kontraktionsstyrka.
Muskeln är starkast vid en viss längd. Det här innebär att längden på sarkomererna avgör hur mycket kraft som kan utvecklas vid en kontraktion. Exempelvis utvecklas mest kraft när en sarkomer är 2 mikrometer lång. Är den kortare kommer det leda till att sarkomeren inte kan kortas ned så mycket mer à power stroke blir mindre effektivt à mindre kraft utvecklas.
Är sarkomeren längre kommer aktin och myosin ligga för långt ifrån varandra för att kunna bilda korsbryggor à mindre kraft utvecklas.
Ju snabbare muskeln kontraheras (koncentrisk rörelse), ju mindre kraft kommer utvecklas. Det här innebär att en snabb förkortning av muskeln leder till att korsbryggan och den resulterande power stroke inte utvecklar lika stor kraft som en långsam förkortning. Det här beror på att myosinhuvudet inte kommer kunna dra lika länge på aktinfilamentet och utveckla kraft.
Muskelkontraktionen är starkare vid isometrisk eller excentrisk rörelse. Vid isometrisk rörelse utvecklar man kraft, utan att muskeln förkortas eller förlängs. Det kan liknas vid att man står och drar i något väldigt tungt utan att objektet rör sig. Excentrisk rörelse, då muskeln förlängs, kommer leda till att man kan utveckla ytterligare mer kraft. Det här kan illustreras i när man landar från ett upphopp och quadriceps förlängs för att dämpa hoppet.
Gradering – förkortningen av en muskel eller den kraft som utvecklas ändras efter belastningen.Möjliggör jämna kontrollerade rörelser, ex vid gång eller simning.Vid gång på plan mark jämfört med gång i trappor kommer samma muskulatur att utveckla olika mycket kraft beroende på belastningen.
Perifer fatigue - muskelfibrerna konsumerar den energi som finns lagrad i cellerna.Energinivåer kan inte återställas utan att muskelfibrernas förmåga att generera mekanisk kraft påverkas. Påverkar inte muskelns förmåga att generera AP à påverkar inte EMG.
Vidare kommer nervsystemet kunna reglera kraften i muskelkontraktion genom summation och rekrytering.
Summation innebär en ökad frekvens av AP, som avfyras från motorneuronet. Det här leder till större kraftutveckling. Mekanismen bakom kraftutvecklingen ligger i tillgängligheten av Ca2+. Som tidigare nämnts (state 3) behövs Ca2+ för att myosinhuvudet med sitt ADP och fosfatgrupp ska kunna frigöra fosfatgruppen och bilda en korsbrygga med aktin. Mängden Ca2+ minskar normalt sett väldigt snabbt när aktionspotentialen har uppstått i muskelfibret. En ökad frekvens av AP kommer alltså att leda till att mer Ca2+ kommer finnas tillgängligt under en längre tid à myosinhuvudena kan binda oftare och hårdare till aktinet à större kraftutveckling.
Rekrytering innebär att aktivering av ett större antal motoriska enheter ger en större kraft. Rekryteringen av de motoriska enheterna sker alltid i samma ordning, där de mest uthålliga enheterna aktiveras först, följt av de mindre uthålliga men starkare motoriska enheterna.
Sensomotorik - Lars-Gunnar
5. Var sitter muskelspolarna?
Muskelspolar sitter genom perimysium i skelettmuskulatur, ffa skelettmuskulatur i extremiterna. Oralt återfinns de hos käkslutarmuskler, hos M. masseter. De sitter parallellt med muskelfibrerna och är känsliga för längdförändringar i muskeln, speciellt för hastig utsträckning av muskeln. I varje muskelspole finns det en samling modifierade skelettmuskel-fibrer, sk intrafusala fibrer, som omges av en bindvävskapsel. Efferenta axon från ryggmärgen styr muskelspolarna. Afferenta axon virar sig runt muskelfibrena och löper ut som Ia-afferenter (romersk etta) till CNS. Dessa kan mediera muskelförlängningen vid exempelvis käkslutarreflexen, se fråga nedan.
6. I en muskel finns två speciella sinnesceller, muskelspolar och golgi senorgan. Vad förmedlar dessa för information till det centrala nervsystemet?
Muskelspolar medierar muskelförlängningen vid exempelvis käkslutarreflexen (eller sträckreflexen). De svarar alltså på frågorna ”Hur mycket gapar underkäken?” samt ”Hur snabbt öppnas underkäken?”. De centrala områdena av de intrafusala fibrerna har inga myofilament och är därför icke-kontraherande. Dessa områden kommer istället att agera som receptiva ytor på muskelspolen och förmedla sensoriskt input till CNS, facialt genom den mesencephala trigeminuskärnan. Muskelspolar delas in i två grupper:
- 1. Primary sensory endings – änden av stora axon som omsluter muskelspolens centrum. Stimuleras av båda hasigheten och graden av stretch.
- 2. Secondary sensory endings – änden av småaxonsom omsluter spoländarna. Stimuleras endast av graden av stretch.
Muskelspolarna kommer även vara aktiva vid muskelkontraktion. Det här sker genom att muskelspolens känslighet kan regleras av CNS, då gamma-motorneuron höjer muskelspolens känslighet. Genom att gamma-motorneuronen aktiveras kommer det ske en kontraktion av ändarna på den intrafusala fibret. Detta leder i sin tur till att resterande del av intrafusala fibret, innanför ändarna, kommer att förlängas och muskelspolen kan då vidarebefodra information om förlängningen.Golgi senorgan har hittats i tuggmuskler på djur, men det är tveksamt om de finns i människan tuggmuskler. De finns dock i övriga muskler. De förmedlar kontraktionskraft. Det här sker genom att Ib-afferenter finns invävda i muskelns senor. När det sker en kontraktion kommer sentrådarna att stramas åt och Ib-afferenterna att deformeras à skickas information om ”hur mycket muskeln drar på senfästet”. Skulle golgi senorgan finnas i våra tuggmuskler skulle de i sådana fall informera om ”hur stor kraft muskeln utövar på underkäken”.
(Frågan utgår enligt Lars-Gunnar)
7. Vad har cerebellum (lillhjärnan) för roll i motoriken?
Cerebellum kommer bearbeta input från motorcortex, olika hjärnstamskärnor och sensoriska receptorer. På så sätt kan lillhjärnan ge den rätta timingen och koordinationen. Den här aktiviteten sker omedvetet. I princip alla axon som går in och ut ur cerebellum gör det ipsilateralt – till och från samma sida av kroppen. Det här kan jämföras med de kontralaterala axonen i hjärnbarken. Cerebellum har kontakt med hjärnstammen (förlängda märgen, bryggan och mitthjärnan) via ”cerebellar peduncles”:
- 1. Superior cerebellar peduncles – kopplar samman cerebellum med mitthjärnan. Bär på information från neuron i cerebellum via thalamus till motoriska cortex.
- 2. Middle cerebellar peduncles– kopplar samman c. med hjärnbryggan. Bär på enkelriktad information från hjärnbryggan och förmedlar viljestyrd motorisk aktivitet som initieras av motoriska kortex.
- 3. Inferior cerebellar peduncles– kopplar samman c. med förlängda märgen. Förmedlar sensorisk information från muskel-proprioceptorer i kroppen och från vestibulära kärnor i hjärnstammen, som är ansvariga för balans.
Cerebellum deltar alltså i finjustering av vår motorik:- 1. Motoriska kortex förmedlar, via kärnor i hjärnstammen, cerebellum om dess intention att inleda viljestyrda muskelkontraktioner.
- 2. Samtidigt tar cerebellum emot information:
- a. Från proprioceptorer i kroppen, som förmedlar anspänning i muskler och senor samt leders position
- b. I form av visuell samt balansmässig information
- 3. Kortex i cerebellum kommer nu att beräkna det bästa sättet för att koordinera kraft, riktning och grad av muskelkontraktion för att bibehålla kroppshållning och ge mjuka, koordinerade rörelser.
- 4. Nu skickas en ”blueprint” för att koordinera rörelsen, via tidigare nämnda ”cerebellar peduncles”, till motoriska kortex.
Man kan likna hela processen vid en autopilot som jämför ett flygplans instrument med den förutbestämt kartlagda rutten. Den justerar därefter eventuella felaktigheter (höjd, riktning, hastighet) för att överensstämma med rutten.Denna information (a+b) kommer göra att cerebellum kan bedöma kroppsposition och vilket håll kroppen rör sig mot.
På samma sätt jämför cerebellum kontinuerligt kroppens aktivitet med de högre systemens ursprungliga intentioner och korrigerar felaktigheter därefter.
(Frågan utgår enligt Lars-Gunnar)
8. Vad menas med en ”mastikativ sekvens”?
En mastikativ sekvens beskriver rörelserna som är inblandade hela vägen från intag av en matbit tills den sväljs. Den delas principiellt in i tre faser:
- 1. Avbitning– mha incisiver. Man biter av en tugga av maten.
- 2. Reduktionsfas – mha molarer. Man sönderdelar, tuggar, maten.
- 3. Transport – mha tunga och kinder. Transporten sker både medialt och lateralt under reduktionsfasen, samt givetvis även till molarerna när reduktionsfasen ska inledas.
Dessa tre steg leder gemensamt till att bolus bildas – en klump av finfördelad mat.Mer detaljerat är processen enligt nedan:
Mekanoreceptorer i munslemhinnan kommer att stå för frågan ”Storlek OK?” och ”avkänning av konsistens – sväljbar?”. Det här kan illustreras genom att man bedövar munslemhinnan à sväljer för stora matbitar à bevisar att mekanoreceptorer i munslemhinnan är viktiga.
(YouTube – My X-ray swallows) (Sista sida på Lars-Gunnars föreläsning)
Sväljprogrammet utlöses när maten är tillräckligt sönderdelad. Det sker genom att:
9. Vad är en monosynaptisk sträckreflex?
Sträckreflexen har sitt ursprung från att muskelspolar förlängs väldigt fort. Det kan illustreras med att slå en liten hammare mot knät:
- 1. Slag mot senan vid knät kommer att ge en liten men snabb förlängning av muskeln (ovansida lår)
- 2. Längdförändringen aktiverar Ia-afferenter på muskelspolarna
- 3. Ia-afferenter kommer monosynaptiskt excitera motsvarande alfa-motorneuron via en reflexbana
- 4. Motsvarande muskel som blivit förlängd exciteras och kontraheras
- 5. Knät åker upp i luften
Funktionen hos sträckreflexen är att kompensera för ett oväntat motstånd som ger en plötslig förlängning av muskeln à muskelspolar aktiveras (Ia-afferenter) à sträckreflexen ger ett ”extra krafttillskott” à muskelns längd återställs.I exemplet ovan kommer alltså slaget med hammaren på knät göra att muskeln förlängs à muskelspolar aktiveras à kontraktion av översida lår à knät skjuter upp i luften.
Ett annat exempel är om man bär på en fruktbricka och en banan läggs på fruktbrickan under pågående rörelse à ökad vikt à förlängning av muskeln à sträckreflexen stadgar upp armen. Käkslutarreflexen är en monosynaptisk sträckreflex – se fråga 14.
10. Vad har incisiver och molarer för funktion i tuggmotorik?
Incisiver och molarer har periodontalreceptorer, se fråga 11.
11. Vad är en periodontalreceptor och vad har den för funktion?
Periodontalreceptorer (PDR) finns bland periodontalligamenten och är av typen Ruffinis. Dessa kommer att känna av kraftbelastning i tänder. De är riktningskänsliga, vilket innebär att de aktiveras olika beroende på vilket håll kraften är riktad (mesialt, distalt, lingualt, distalt, upp, ned etc). Hjärnan kan sedan vidare bestämma riktningen på kraften som tänderna utsätts för.
De är viktiga vid vår förmåga att reglera bitkraften och riktningen på denna. Man kan exempelvis hålla fast en jordnöt mellan sina incisiver utan att bita av den – hold-fasen. Därefter kan man bita hårdare, varpå jordnöten delas – split-fasen. Om den periodontala vävnaden bedövas kommer hold-fasen vara helt oregelbunden, eftersom man inte kan känna av bitkraften med sina PDR. Man kommer även bita snett, eftersom man inte kan känna av bitkraftens riktning.
Om man intar hård föda, exempelvis en jordnöt, kommer PDR göra att vi applicerar mer bitkraft för att tugga den. Vid intag av mjuk föda kommer de istället att göra så vi applicerar mindre bitkraft för att tugga. Det här gör att vår bitkraft kan anpassas efter födan och reduktionsfasen blir mer effektiv. Vid intakta PDR kommer EMG visa en större aktivitet hos masseter i början av tuggningen (mer bitkraft), för att sedan minska med tiden, i takt med att maten blir mer sönderdelad. Detta fenomen går inte att betrakta hos patienter med implantat, där PDR saknas. Då blir bitkraften hela tiden är lika stor och för låg för att sönderdela hård föda effektivt.
12. Vad menas med ett motoriskt program?
Motoriskt program innebär att det finns en nervcellskrets som fungerar självständigt, ytan att behöva yttre stimuli för att fungera, och kan ge upphov till exempelvis gångrörelser. Detta kan experimentellt ske vid elektrisk stimulering av hjärnstamskärna. Exemplet om katten! Hjärnstamskärnan kommer fungera som en på/av-knapp för gångrörelserna och gångrörelserna kommer således sluta när stimuleringen slutar. Det finns en bana från hjärnstammen ner till ryggmärgen som aktiverar gångrörelser.
Om man gör en komplett ryggmärgsöverskärning, dvs. att ryggmärgen inte har kontakt med hjärnan, och tar bort det sensoriska inflödet från bakbenen på katten kommer gångrörelserna ändå att fortsätta vid stimulering à basal gångrytm är ett centralt motoriskt program i ryggmärgen.
Genom nedåtstigande banor från hjärnan (från hjärnstammen i exemplet med katten) kan man alltså utföra viljemässig styrning av det motoriska programmet - start/stopp, hastighet, tänk Monty Pythons Ministry of silly walks.
Vi har liknande motoriska program för tuggmotorik. ”Tuggprogrammet” ligger i hjärnstammen, som skapar tuggrytmen. Genom viljemässig reglering från motorcortex, ned i pyramidbanan, kan vi starta eller stoppa tuggandet.
Hjärnstammen kommer ständigt ta emot signaler från receptorer i munhåla, tänder och tuggmuskler och finjustera tuggningen därefter. Genom trigeminusnerven, närmare N. mandibularis, kan det sedan orsakas alternerande rörelser, där käköppnare och käkslutare aktiveras lott om lott.
(Det här sker genom att signalerna fortsätter från pyramidbanan, vidare till GCO – där det bildas en klockrytm av AP. Det har ännu inte skett någon separation mellan aktivering av käköppnare-käkslutare. Det här sker istället i nästa steg, då signalen löper vidare till PCRF och två olika celltyper aktiveras, beroende på om käköppnare eller käkslutare ska vara aktiva. Celltyp B är aktiv vid käköppning, och celltyp A är aktiv vid käkslutning. De alternerande rörelserna förmedlas genom trigeminusnerven.)
13. Vad mäter man med ett EMG?
EMG = elektromyografi. Man mäter hur pass aktiva musklerna är genom att registrera elektriska signaler från muskler mha elektroder. När en motorisk enhet aktiveras kommer det ge upphov till en AP i muskelfibrerna, vilket leder till kontraktion. Det kommer bildas en extracellulär ström på utsidan av varje enskilt muskelfiber. Strömmen är väldigt svag, men tillsammans kan många muskelfibrer ge upphov till spänningsskillnader som man kan avläsa med elektroder på hudytan. Detta kan sedan illustreras grafiskt som en kurva för muskeln, i ett elektromyogram.
Detektion, förstärkning och registrering av spänningsförändringar i huden kallas elektromyografi. Registreringen kallas elektromyogram.
14. Vad är en käkslutarreflex?
Käkslutarreflexen är en monosynaptisk sträckreflex. Den återfinns i M. masseter. Den kan illustreras med att man slår med en hammare på underkäken à muskelspolar förlängs à Ia-afferenter aktiveras à monosynaptisk excitation av motsvarande alfa-motorneuron i den motoriska trigeminuskärnan à masseter kontraherar à käkslutning.
Käkslutarreflexen utlöses även vid plötsligt ökat tuggmotstånd:
- 1. Käkslutarmuskler förkortas inte som förväntat (eller inte alls), pga en väldigt hårt matbit. Man ”gapar för mycket”.
- 2. Högre aktivitet från muskelspolar i käkslutare, genom Ia-afferenter. Muskeln är ju längre än förväntat pga det ökade tuggmotståndet.
- 3. Reflexmässigt ökad bitkraft (via käkslutarreflexen), för att kompensera för den hårda matbiten.
Även muskelspolarna i käkslutarreflexen kan regleras av CNS genom gamma-motorneuronen. Dessa gör att en muskelkontraktion leder till en kontraktion av ändarna på de intrafusala fibrerna à resterande del av muskelspolen, innanför ändarna, förlängs à informaton om muskelförlängning kan vidarebefodras.Tuggprogrammet kommer att ständigt ligga och justera motorneuronen i den motoriska trigeminuskärnan. På detta har man sedan gamma-motorneuronen som gör att muskelspolarna hålls fungerande även vid en kontraktion. Slutligen ligger käkslutarreflexen ovanpå detta och ger en reflexmässigt ökad bitkraft. Det sker en samverkan mellan alla dessa system.
Det sker även en samverkan mellan käkslutarreflexen och tuggprogrammet. Trigeminusnerven kommer att leda motorneuron till käköppnare och käkslutare. Motorneuronen till käkslutarna kommer inhiberas under käköppning. Detta beror på att en förlängning av käkslutarna, vilket skulle ske under käköppning, leder till en ökad risk för att käkslutarreflexen utlöses (då muskelspolarna förlängs).
Motorneuronen till käköppnare kommer däremot inte inhiberas, eftersom de inte har muskelspolar, och därför inte kan inducera någon liknande sträckreflex.
Lukt och smak – Ingela
15. Vilka är de fem grundsmakerna?
- Glutamat förmedlar ”köttsmaken” i en köttbit och finns även i smaken av gammal, härdad ost.
- I färdigmat tillsätts MSG (mono-sodium-glutamat) à får en ”köttigare” smak.
(Utöver de fem grundsmakerna diskuteras det huruvida fettsyror och vatten är ytterligare grundsmaker. Fettsyror agerar ofta som förstärkare av andra smaker, exempelvis fett-salt (popcorn med smör och salt). Vatten har ev. en egen smakreceptor.)16. Hur fungerar smaktransduktionen?
Smaklökar finns ffa på tungan. Där ligger de i kryptorna på de olika papillerna. När man intar föda kommer smakämnen att sköljas ned av salivet till kryptorna och smaklökarna kan då känna av smaken.
En smaklök består av flera smakceller (det är inte nervceller!) som nybildas var 10-20:e minut från basalceller. Basalt på smakcellen löper det ut gustatoriska afferenta axon (smakfibrer) som förmedlar smaken vidare. Apikalt på smakcellerna sitter det smakreceptorer, som kan känna av smaker. Smakreceptorerna finns i form av:
- 1. G-proteiner som inducerar intracellulära mekanismer. Umami, sött och bittert förmedlas på detta sätt.
- 2. Jonkanaler som kan öppnas för sura smaker (H+) och salta smaker (Na+).
Oftast finns det endast en typ av smakreceptor per smakcell. Däremot kan det finnas överlapp i vissa smakceller, där exempelvis sött och umami kan förmedlas från samma smakcell.Smakreceptorer återfinns även i magsäcken, tarmar och pankreas där de förmodligen bidrar till matsmältning och aptit/insulinproduktion. Bitterreceptorer (smakreceptorer som känner av smaken bitter) finns i luftvägar, där de kan inducera nysningar och hosta.
Aktivering av en smakreceptor på en smakcell, en sk receptorcell, sker genom ett smakstimuli. Aktiveringen leder till frisättning av ATP som diffunderar till intilliggande cell, en sk presynaptisk cell. Den presynaptiska cellen kommer frisätta serotonin, som aktiverar de gustatoriska afferenta axonen (smakfibrerna). Det är alltså den presynaptiska cellen som har kontakt med smakfibrerna, inte receptorcellen.
Smakerna särskiljs genom labelled line (likt de sensoriska systemen, Sergeis del). Information från smakceller med samma sorts smakreceptorer kommer då att löpa i separata banor (axon) från andra smakreceptorer hela vägen upp till cortex. En smaklök som innehåller smakceller som förmedlar bitter, salt, sött, surt och umami kommer då ha olika axon för alla 5 grundsmaker upp till cortex.
Smakfibrerna löper upp till thalamus, där de kopplas om, vidare till primära gustatoriska cortex i parietalloben. Det är här som upplevelsen av smak genereras (thalamocortical gustatory pathway). Notera att all ”smak” inte är smak, exempelvis kan capsaicin i chili aktivera TRPV1 (värmesmärta) och menthol från halstabletter aktivera TRPM8 (kylsmärta).
Smaken kommer att behandlas via två olika banor, pathways:
- Det läggs en bedömning/värdering på smaken.
- Sammanställer konsistens, temperatur och skapar en helhetsbild.
- Exempelvis smakar maten godare om man äter den med någon man tycker om, jämfört med om man äter maten med någon man inte tycker om.
17. Hur aktiveras en olfaktorisk receptorcell?Olfaktoriska receptorceller återfinns i det olfaktoriska epitelet, på taket i näshålan. Receptorcellerna har dendriter som löper ut och slutar i cilier på ett lager av mukus. Dessa cilier ökar den totala absorptionsytan, likt villi i mag-tarmkanalen.
En odorant kommer att binda in till en receptor på cilierna, som är kopplade till ett G-protein. G-proteinet kommer aktivera en intracellulär kaskad, som slutligen leder till depolarisering genom att Na+ och Ca2+ kan flöda in. Det uppstår en receptorpotential. Om tröskelvärdet uppnås kommer en aktionspotential att uppstå i olfaktoriska receptorcellen, som sedan fortleds via dess axon och fortsätter in i olfaktoriska bulben, vidare genom luktnerven (N. olfactorius).
Varje olfaktoriskt receptorcell kan aktiveras av flera odoranter. Varje odorant kan också binda till flera receptorceller. Det är kombinationen av vilka receptorceller en odorant binder in till som gör det möjligt att skilja på dofter. Ett unikt kombinationsmönster ger igenkänningen av en viss doft.
18. Vad sker i olfaktoriska bulben?
Axonen från de olfaktoriska receptorcellerna kommer fortsätta upp i olfaktoriska bulben. Där samlar de ihop sig till en klump och möter dendriter från olfaktoriska bulben vid sk glomeruli (=nystan). I dessa glomeruli medieras kontakten mellan receptorcellerna och dendriterna enbart via synapser, det finns alltså inga nervceller närvarande. Varje glomeruli är innerverat av mitralceller, som kommer förfina aktionspotentialen, amplifiera den och sedan skicka den vidare genom luktnerven.
Olfaktoriska bulben kommer alltså göra det som thalamus brukar göra, där den samordnar och organiserar sinnesintrycken.
19. Var sker den centrala bearbetningen av lukt och smak?
Mitralcellerna kommer att projicera vidare direkt till primära luktcentrum som är lokaliserat i piriformcortex i temporalloben. Mitralcellerna projicerar endast ipsilateralt – alltså intryck från vänstra/högra näsborre projiceras till varsin sida av cortex. Däremot finns det commisurala förbindelser mellan cortex, vilket möjliggör kommunikation mellan de två områdena. Det här gör att lukter kommer behandlas bilateralt. Om man exempelvis bara känner en ”farlig doft” med ena näsborren kommer det ändå leda till att doften uppfattas av hjärnan och tolkas som farlig.
Även smak kommer bearbetas i cortex, närmare bestämt primära gustatoriska cortex i parietalloben (se fråga 16).
Smakstimuli kan dessutom aktivera celler i piriformcortex i temporalloben (alltså där lukt bearbetas) genom smakreceptorer på tungan. Det här innebär att det sker en modifiering av luktbearbetning direkt av smaken. Mekanismen beror på att det finns konvergens mellan smak och lukt på enskilda celler i cortex.
På samma sätt som smak behandlas i orbitofrontala cortex, för att skapa en helhetsbild, kommer även lukt göra det.